DE102022129759A1

DE102022129759A1 - Verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterbauelements und optoelektronisches halbleiterbauelement

Info

Publication number: DE102022129759A1
Application number: DE102022129759.4A
Authority: DE
Inventors: Reiner Windisch; Peter Brick
Original assignee: Ams Osram International GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2022-11-10
Filing date: 2022-11-10
Publication date: 2024-05-16
Also published as: WO2024100149A1

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements (10) umfasst das Strukturieren (S100) eines Maskierungsmaterials (105) über einem Wachstumssubstrat (100), so dass ein Muster von freiliegenden Oberflächenbereichen (106) erzeugt wird, und das epitaktische Aufwachsen (S110) eines ersten Halbleitermaterials über den freiliegenden Oberflächenbereichen (106), wobei in einem Bereich, der dem Wachstumssubstrat (100) zugewandt ist, Säulen (108) ausgebildet werden, und in einem Bereich, der vom Wachstumssubstrat (100) abgewandt wird, eine zusammenhängende erste Halbleiterschicht (110) eines ersten Leitfähigkeitstyps ausgebildet wird. Das Verfahren umfasst ferner das Ausbilden (S120) einer aktiven Zone (115) über der ersten Halbleiterschicht (110) und den Säulen (108), wobei die aktive Zone (115) geeignet ist, elektromagnetische Strahlung (20) zu emittieren oder zu absorbieren und das epitaktische Aufwachsen (S130) einer zweiten Halbleiterschicht (120) eines zweiten Leitfähigkeitstyps über der aktiven Zone (115). Ein Modalwert M(d) eines Abstands d zwischen Mittelpunkten der freiliegenden Bereiche (106) erfüllt folgende Bedingung:M(d) ≤ 1,5 *λ, wobei λ die mittlere Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung in dem ersten Halbleitermaterial bezeichnet.

Description

Lichtemittierende Dioden („LED“) sind Halbleitervorrichtungen mit einem Halbleiterschichtstapel, der eine Abfolge aus einer ersten Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp, beispielsweise n-Typ, und eine zweite Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, beispielsweise p-Typ, aufweisen. Wenn eine Spannung an den Halbleiterschichtstapel angelegt wird, werden aufgrund der Rekombination von Elektronen und Löchern Photonen emittiert. Allgemein stellt eine LED einen Lambert'schen Emitter dar, der elektromagnetische Strahlung über eine Hauptoberfläche des Halbleiterschichtstapels emittiert. Dabei ändert sich die Intensität der emittierten elektromagnetischen Strahlung in Abhängigkeit von einem Emissionswinkel.
Für viele Anwendungen ist eine punktförmige Lichtquelle mit möglichst kleinen Abmessungen im um-Bereich erwünscht. Daher werden Konzepte entwickelt, mit denen verbesserte optoelektronische Halbleitervorrichtungen hergestellt werden können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements sowie ein verbessertes optoelektronisches Halbleiterbauelement bereitzustellen.
Gemäß Ausführungsformen wird die Aufgabe durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst Strukturieren eines Maskierungsmaterials über einem Wachstumssubstrat, so dass ein Muster von freiliegenden Oberflächenbereichen erzeugt wird und epitaktisches Aufwachsen eines ersten über den freiliegenden Oberflächenbereichen, wobei in einem Bereich, der dem Wachstumssubstrat zugewandt ist, Säulen ausgebildet werden, und in einem Bereich, der vom Wachstumssubstrat abgewandt wird, eine zusammenhängende erste Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps ausgebildet wird. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Ausbilden einer aktiven Zone über der ersten Halbleiterschicht und den Säulen, wobei die aktive Zone geeignet ist, elektromagnetische Strahlung zu emittieren oder zu absorbieren, und ein epitaktisches Aufwachsen einer zweiten Halbleiterschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps über der aktiven Zone. Dabei erfüllt ein Modalwert M(d) eines Abstands d zwischen Mittelpunkten der freiliegenden Bereiche folgende Bedingung erfüllt: M(d) ≤ 1,5 *λ, wobei λ die mittlere Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung in dem ersten Halbleitermaterial bezeichnet.
Der Begriff „Modalwert“, der in der vorliegenden Offenbarung verwendet wird, bezeichnet einen am häufigsten vorkommenden Wert innerhalb der vorhandenen Abstände zwischen den Mittelpunkten. Beispielsweise kann für den Modalwert M(d) des Abstands folgende Beziehung gelten: 0,4 * λ ≤ M(d) ≤ 0,6 * λ.
Das Halbleitermaterial kann beispielsweise InGaN enthalten. Beispielsweise kann ein In-Gehalt des Halbleitermaterials mit zunehmendem Abstand vom Wachstumssubstrat zunehmen. Beispielsweise kann ein Brechungsindex von InGaN in einem Bereich von 2,2 bis 2,4 liegen, ein Brechungsindex von AlN in einem Bereich von 2,0 bis 2,2 liegen, je nach Herstellungsverfahren. Entsprechend kann, unter Berücksichtigung dieses Brechungsindexbereichs, für den Modalwert M(d) des Abstands folgende Beziehung gelten: M(d) < 0,625 * λ' oder
0,16 * M(d) ≤ λ' ≤ 0,3 * M(d), wobei λ' die Wellenlänge im Vakuum bezeichnet.
Der Begriff „mittlere Wellenlänge in einem Halbleitermaterial“ bezieht sich auf eine über verschiedene Brechungsindizes gemittelte effektive Wellenlänge. Die effektive Wellenlänge hängt von einem Brechungsindex im Ausbreitungsmedium ab. Ändert sich der Brechungsindex aufgrund eines sich räumlich ändernden Zusammensetzungsverhältnisses, so wird über die verschiedenen Brechungsindizes bzw. die verschiedenen effektiven Wellenlängen gemittelt.
Gemäß Ausführungsformen kann das erste Halbleitermaterial derart aufgewachsen werden, dass ein Brechungsindex des ersten Halbleitermaterials verändert wird. Beispielsweise kann sich der Brechungsindex des ersten Halbleitermaterials periodisch ändern. Dabei kann eine Periode p, innerhalb der sich der Brechungsindex periodisch ändert, folgende Beziehung erfüllen: 0,4 * λ ≤ p ≤ 0,6 * λ, wobei λ der Wellenlänge innerhalb des ersten Halbleitermaterials entspricht.
Beispielsweise kann das erste Halbleitermaterial mit Dotierstoffen eines ersten Leitfähigkeitstyps dotiert sein. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann das erste Halbleitermaterial in dem Bereich, in dem Säulen ausgebildet werden, undotiert sein und dem Bereich, in dem die zusammenhängende erste Halbleiterschicht ausgebildet wird, mit Dotierstoffen des ersten Leitfähigkeitstyp dotiert sein.
Gemäß Ausführungsformen kann das Verfahren ferner das Aufbringen eines Trägersubstrats über der zweiten Halbleiterschicht und das Ablösen des Wachstumssubstrats umfassen, so dass die Säulen im Bereich einer ersten Hauptoberfläche eines sich ergebenden Bauelements oder Werkstücks angeordnet sind.
Die Säulen können von einem Teil des optoelektronischen Halbleiterbauelements entfernt werden. Beispielsweise können die Säulen aus einem Bereich des optoelektronischen Halbleiterbauelements, der mit dem aktiven Bereich horizontal nicht überlappt, entfernt werden. Beispielsweise können die Säulen aus dem gesamten Bereich oder aus einem Teil des Bereichs des optoelektronischen Halbleiterbauelements, der mit dem aktiven Bereich horizontal nicht überlappt, entfernt werden.
Gemäß weiteren Ausführungsformen können die Säulen aus einem Bereich des optoelektronischen Halbleiterbauelements, der mit dem aktiven Bereich horizontal überlappt, entfernt werden. Beispielsweise können die Säulen aus dem gesamten Bereich oder aus einem Teil des Bereichs des optoelektronischen Halbleiterbauelements, der mit dem aktiven Bereich horizontal überlappt, entfernt werden.
Das Verfahren kann ferner das Ausbilden eines ersten Kontaktelements in einem Bereich, aus dem die Säulen entfernt worden sind, umfassen. Beispielsweise können hier die Säulen undotiert ausgebildet sein.
Weiterhin kann das Verfahren das Aufbringen einer Kontaktschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp über dem Wachstumssubstrat umfassen, wobei die Maskierungsschicht über der Kontaktschicht aufgebracht wird und das erste Halbleitermaterial des ersten Leitfähigkeitstyps über der Kontaktschicht aufgewachsen wird. Beispielsweise kann hier das erste Halbleitermaterial dotiert sein.
Beispielsweise kann das Wachstumssubstrat nach Aufbringen des Trägersubstrats über der zweiten Halbleiterschicht abgelöst werden, ferner kann mindestens ein Teil der Kontaktschicht nach Ablösen des Wachstumssubstrats entfernt werden.
Gemäß Ausführungsformen umfasst ein optoelektronisches Halbleiterbauelement eine erste Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine zweite Halbleiterschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, und eine aktive Zone, die geeignet ist, elektromagnetische Strahlung zu emittieren, zwischen der ersten und der zweiten Halbleiterschicht, wobei die erste Halbleiterschicht, die aktive Zone und die zweite Halbleiterschicht unter Ausbildung eines Halbleiterschichtstapels angeordnet sind und die aktive Zone an eine zweite Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht angrenzt. Das optoelektronische Halbleiterbauelement umfasst ferner eine geordnete photonische Struktur über einer ersten Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht, wobei die geordnete photonische Struktur direkt an die erste Halbleiterschicht angrenzt, über der aktiven Zone angeordnet ist und Säulen, die ein Material der ersten Halbleiterschicht enthalten, umfasst. Ein Modalwert M(d) eines Abstands d zwischen Mittelpunkten der Säulen erfüllt folgende Bedingung: M(d) ≤ 1,5 *λ, wobei λ die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung in der ersten Halbleiterschicht bezeichnet.
Beispielsweise kann folgende Bedingung erfüllt sein: $0,4 * λ \leq M (d) \leq 0,6 * λ .$
Beispielsweise kann ein Halbleitermaterial der ersten Halbleiterschicht InGaN enthalten. Ein In-Gehalt des Halbleitermaterials der Säulen kann dabei mit zunehmendem Abstand von der ersten Halbleiterschicht abnehmen.
Weiterhin kann eine Defektdichte innerhalb der Säulen mit zunehmendem Abstand von der ersten Halbleiterschicht zunehmen.
Beispielsweise können die Säulen aus einem Teil des optoelektronischen Halbleiterbauelements entfernt sein.
Beispielsweise kann ein Teil des optoelektronischen Halbleiterbauelements, in dem Säulen vorliegen, kleiner als eine horizontale Ausdehnung der aktiven Zone sein.
Das optoelektronisches Halbleiterbauelement kann ferner ein erstes Kontaktelement, das mit der ersten Halbleiterschicht elektrisch verbunden ist, aufweisen, wobei das erste Kontaktelement in dem Teil des optoelektronischen Halbleiterbauelements angeordnet ist, aus dem die Säulen entfernt sind.
Die begleitenden Zeichnungen dienen dem Verständnis von Ausführungsbeispielen der Erfindung. Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsbeispiele und dienen zusammen mit der Beschreibung deren Erläuterung. Weitere Ausführungsbeispiele und zahlreiche der beabsichtigten Vorteile ergeben sich unmittelbar aus der nachfolgenden Detailbeschreibung. Die in den Zeichnungen gezeigten Elemente und Strukturen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander dargestellt. Gleiche Bezugszeichen verweisen auf gleiche oder einander entsprechende Elemente und Strukturen.

Die 1A bis 1C veranschaulichen Schritte zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements.
Die 2A bis 2C veranschaulichen weitere Schritte zur Herstellung eines Halbleiterbauelements.
2D zeigt ein Halbleiterbauelement gemäß Ausführungsformen.
3 zeigt Komponenten eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß weiteren Ausführungsformen.
4 zeigt Komponenten eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß weiteren Ausführungsformen.
5 zeigt Komponenten eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß weiteren Ausführungsformen.
6A zeigt eine Querschnittsansicht eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß Ausführungsformen.
6B zeigt eine Draufsicht des in 6A gezeigten optoelektronischen Halbleiterbauelements.
6C zeigt eine Anordnung von Halbleiterbauelementen gemäß Ausführungsformen.
7 zeigt eine schematische Ansicht einer elektrischen Vorrichtung gemäß Ausführungsformen.
8 fasst ein Verfahren gemäß Ausführungsformen zusammen.

In der folgenden Detailbeschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil der Offenbarung bilden und in denen zu Veranschaulichungszwecken spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind. In diesem Zusammenhang wird eine Richtungsterminologie wie „Oberseite“, „Boden“, „Vorderseite“, „Rückseite“, „über“, „auf“, „vor“, „hinter“, „vorne“, „hinten“ usw. auf die Ausrichtung der gerade beschriebenen Figuren bezogen. Da die Komponenten der Ausführungsbeispiele in unterschiedlichen Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie nur der Erläuterung und ist in keiner Weise einschränkend.
Die Beschreibung der Ausführungsbeispiele ist nicht einschränkend, da auch andere Ausführungsbeispiele existieren und strukturelle oder logische Änderungen gemacht werden können, ohne dass dabei vom durch die Patentansprüche definierten Bereich abgewichen wird. Insbesondere können Elemente von im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen mit Elementen von anderen der beschriebenen Ausführungsbeispiele kombiniert werden, sofern sich aus dem Kontext nichts anderes ergibt.
Die Begriffe „Wafer“ oder „Halbleitersubstrat“, die in der folgenden Beschreibung verwendet sind, können jegliche auf Halbleiter beruhende Struktur umfassen, die eine Halbleiteroberfläche hat. Wafer und Struktur sind so zu verstehen, dass sie dotierte und undotierte Halbleiter, epitaktische Halbleiterschichten, gegebenenfalls getragen durch eine Basisunterlage, und weitere Halbleiterstrukturen einschließen. Beispielsweise kann eine Schicht aus einem ersten Halbleitermaterial auf einem Wachstumssubstrat aus einem zweiten Halbleitermaterial, beispielsweise einem GaAs-Substrat, einem GaN-Substrat oder einem Si-Substrat oder aus einem isolierenden Material, beispielsweise auf einem Saphirsubstrat, gewachsen sein.
Je nach Verwendungszweck kann der Halbleiter auf einem direkten oder einem indirekten Halbleitermaterial basieren. Beispiele für zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung besonders geeignete Halbleitermaterialien umfassen insbesondere Nitrid-Halbleiterverbindungen, durch die beispielsweise ultraviolettes, blaues oder langwelligeres Licht erzeugt werden kann, wie beispielsweise GaN, InGaN, AlN, AlGaN, AlGaInN, AlGaInBN, Phosphid-Halbleiterverbindungen, durch die beispielsweise grünes oder langwelligeres Licht erzeugt werden kann, wie beispielsweise GaAsP, AlGaInP, GaP, AlGaP, sowie weitere Halbleitermaterialien wie GaAs, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, SiC, ZnSe, ZnO, Ga₂O₃, Diamant, hexagonales BN und Kombinationen der genannten Materialien. Das stöchiometrische Verhältnis der Verbindungshalbleitermaterialien kann variieren. Weitere Beispiele für Halbleitermaterialien können Silizium, Silizium-Germanium und Germanium umfassen. Im Kontext der vorliegenden Beschreibung schließt der Begriff „Halbleiter“ auch organische Halbleitermaterialien ein.
Der Begriff „Substrat“ umfasst generell isolierende, leitende oder Halbleitersubstrate.
Der Begriff „vertikal“, wie er in dieser Beschreibung verwendet wird, soll eine Orientierung beschreiben, die im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Oberfläche eines Substrats oder Halbleiterkörpers verläuft. Die vertikale Richtung kann beispielsweise einer Wachstumsrichtung beim Aufwachsen von Schichten entsprechen.
Die Begriffe „lateral“ und „horizontal“, wie in dieser Beschreibung verwendet, sollen eine Orientierung oder Ausrichtung beschreiben, die im Wesentlichen parallel zu einer ersten Oberfläche eines Substrats oder Halbleiterkörpers verläuft. Dies kann beispielsweise die Oberfläche eines Wafers oder eines Chips (Die) sein.
Die horizontale Richtung kann beispielsweise in einer Ebene senkrecht zu einer Wachstumsrichtung beim Aufwachsen von Schichten liegen.
Wie in 1A dargestellt ist, wird über einem geeigneten Wachstumssubstrat 100, welches beispielsweise ein Siliziumsubstrat oder ein Saphirsubstrat sein kann, eine strukturierte Maskierungsschicht 105 erzeugt. Beispielsweise kann, wie in 1A dargestellt ist, zunächst eine Kontaktschicht, beispielsweise eine n-dotierte Kontaktschicht 102, über dem Wachstumssubstrat 100, beispielsweise in direktem Kontakt zu dem Wachstumssubstrat 100 aufgebracht werden. Gemäß Ausführungsform kann die Kontaktschicht 102 eine InGaN-Kontaktschicht sein.
Sodann wird eine Maskierungsschicht beispielsweise aus Siliziumoxid oder Siliziumnitride ausgebildet und strukturiert. Beispielsweise kann die Strukturierung ein fotolithografisches Verfahren beispielsweise unter Verwendung eines Steppers oder von Elektronenstrahllithografie umfassen. Beispielsweise kann durch die Strukturierung ein bereichsweise regelmäßiges, beispielsweise hexagonales, Muster von beispielsweise runden Löchern in der Maskierungsschicht erzeugt werden. Beispielsweise kann die Maskierungsschicht weiterhin durch Ätzen strukturiert werden. Als Ergebnis ergibt sich ein strukturiertes Maskierungsmaterial 105, wobei ein Muster von freiliegenden Oberflächenbereichen 106 erzeugt wird. Die freiliegenden Oberflächenbereiche 106 sind nicht mit dem Maskierungsmaterial 105 bedeckt.
Beispielsweise können in einem Fall wie in 1A, in dem eine n-Kontaktschicht vorgesehen ist, Oberflächenbereiche der n-Kontaktschicht 102 freiliegen. Die Mittelpunkte der freiliegenden Bereiche 106 können beispielsweise einen Abstand d haben.
Danach wird ein erstes Halbleitermaterial über den freiliegenden Oberflächenbereichen 106 epitaktisch aufgewachsen. Dabei bilden sich, wie in 1B gezeigt, Säulen 108 aus. Gemäß Ausführungsformen kann ein Material der ersten Halbleiterschicht InGaN sein. Um einen gewünschten Wellenlängenbereich der emittierten elektromagnetischen Strahlung zu erreichen, wird während des Aufwachsens der ersten Halbleiterschicht die In-Konzentration beispielsweise schrittweise erhöht, um schließlich in der nachfolgend aufzuwachsenden ersten Halbleiterschicht die gewünschte In-Konzentration zu erreichen. Aufgrund von Gitterfehlanpassungen entstehen dabei Defekte 107, die zur Seite der entstehenden Säulen 108 hinauswachsen.
Dies ist in 1B angedeutet. Danach werden die Wachstumsbedingungen geändert, so dass nach Erreichen einer geringen Defektdichte ein Zusammenwachsen der Säulen herbeigeführt wird und eine durchgehende erste Halbleiterschicht 110 entsteht.
Beispielsweise kann das erste Halbleitermaterial mit Dotierstoffen eines ersten Leitfähigkeitstyps, beispielsweise n-Typ, dotiert sein. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann das erste Halbleitermaterial in einem Bereich, in dem die Säulen 108 ausgebildet werden, undotiert sein. In dem Bereich, in dem die durchgehende erste Halbleiterschicht 110 ausgebildet wird, kann das erste Halbleitermaterial mit Dotierstoffen des ersten Leitfähigkeitstyps dotiert werden.
Beispielsweise kann die entstehende erste Halbleiterschicht 110 eine In_xGa_1-xN-Schicht mit einem hohen In-Gehalt sein. Beispielsweise kann x größer als 0.3 sein. Beispielsweise können die Säulen 108 derart aufgebracht werden, dass der Bereich, in dem die Säulen vorliegen, eine Schichtdicke von mindestens 0,5 pm hat. Beispielsweise kann eine maximale Dicke des Bereichs, in dem die Säulen 108 vorliegen, 2 bis 3 pm sein. In dem Schichtbereich mit zusammengewachsenen Säulen ist die Zusammensetzung derart gewählt, dass eine Gitterkonstante an die Gitterkonstante der aufzubringenden aktiven Zone angepasst ist. Auf diese Weise kann die Defektdichte minimiert und die Effizienz des Bauelements erhöht werden.
Wie in 1C weiterhin dargestellt ist, können anschließend eine aktive Zone 115 und eine zweite Halbleiterschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, beispielsweise p-Typ, über der aktiven Zone 115 ausgebildet werden. Das Material der zweiten Halbleiterschicht kann ebenfalls InGaN, beispielsweise In_yGa_1-yN sein.
Die aktive Zone kann beispielsweise einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfach-Quantentopf-Struktur (SQW, single quantum well) oder eine Mehrfach-Quantentopf-Struktur (MQW, multi quantum well) zur Strahlungserzeugung aufweisen. Die Bezeichnung „Quantentopf-Struktur“ entfaltet hierbei keine Bedeutung hinsichtlich der Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst somit unter anderem Quantentröge, Quantendrähte und Quantenpunkte sowie jede Kombination dieser Schichten.
Bei dem beschriebenen Verfahren kann ein Modalwert M(d) eines Abstands d zwischen den Mittelpunkten der freiliegenden Bereiche 106 folgende Bedingung erfüllen: M(d) < 0,625 * λ', oder 0,16 * λ' ≤ M(d) ≤ 0,5 * λ' oder 0,2 * λ' ≤ M(d) ≤ 0,3 *λ', wobei λ' die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung im Vakuum bezeichnet.
1C zeigt eine Querschnittsansicht eines sich ergebenden Werkstücks 118.
Wie in 2A dargestellt ist, kann nachfolgend eine Mesastruktur 122 definiert werden, beispielsweise durch Ätzen. Beispielsweise können ein Teil der aktiven Zone 115 und ein Teil der zweiten Halbleiterschicht 120 entfernt werden. Als Ergebnis kann ein Teil einer Oberfläche der ersten Halbleiterschicht 110 freiliegen.
Anschließend kann, wie in 2B dargestellt ist, ein zweiter Kontaktbereich 123 aufgebracht und strukturiert werden. Beispielsweise kann ein Metall des zweiten Kontaktbereichs ein hohes Reflexionsvermögen aufweisen. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann anstelle eines Metalls auch ein transparentes leitfähiges Oxid („ITO“, Indiumzinnoxid, oder „TCO“, transparentes leitfähiges Oxid) oder eine Kombination aus einem solchen Oxid und einem Metall verwendet werden. Weiterhin kann eine Isolationsschicht 124, beispielsweise ein isolierendes Oxid oder Siliziumnitrid, aufgebracht werden. Anschließend kann eine durchgehende Spiegelschicht 125 ausgebildet werden. Die Spiegelschicht 125 kann beispielsweise einen Teil der ersten Halbleiterschicht 110, eine Seitenflanke der Mesa 122 sowie den zweiten Kontaktbereich 123 und die zweite Halbleiterschicht 120 bedecken. Ein Material der Spiegelschicht kann beispielsweise ein hohes Reflexionsvermögen aufweisen und kann Gold, Silber oder Aluminium umfassen. Die Spiegelschicht kann weitere Schichten zur Anbindung an eine folgende Lotschicht aufweisen. 2B zeigt eine Querschnittsansicht eines sich ergebenden Werkstücks 118.
Danach kann das Werkstück 118 beispielsweise über ein geeignetes Lotmaterial 127 auf ein Trägersubstrat 130 aufgebracht und gelötet werden. Alternativ kann anstelle des Lotmaterials 127 auch ein elektrisch leitfähiger Klebstoff verwendet werden. Nach Verbindung mit dem Trägersubstrat 130 kann das Wachstumssubstrat 100 entfernt werden, beispielsweise durch ein Laser-Lift-Off-Verfahren. 2C veranschaulicht diesen Verfahrensschritt.
Nach Umdrehen des Werkstücks 118 kann ein erster Kontaktbereich 112 ausgebildet werden. Beispielsweise kann eine Emission der erzeugten elektromagnetischen Strahlung über den ersten Kontaktbereich 112 erfolgen. Entsprechend kann der erste Kontaktbereich 112 als transparenter Kontaktbereich ausgebildet werden. Der transparente erste Kontaktbereich 112 kann beispielsweise ein transparentes Oxid, optional in Kombination mit einer sehr dünnen oder als nicht zusammenhängende sehr kleine Metallisierungen ausgebildeten Metallschicht, umfassen und einen Transmissionsgrad von mindestens 50 % aufweisen. Wie in 2D weiterhin gezeigt ist, kann eine Isolationsschicht 114 unter einem ersten Kontaktelement 113 zur Verbindung mit einer Stromquelle angebracht sein. Durch die Isolationsschicht 114 wird eine Injektion von Ladungsträgern in einen Bereich außerhalb des aktiven Bereichs des optoelektronischen Halbleiterbauelements 10 verhindert oder verringert. 2D zeigt eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines entsprechend hergestellten optoelektronischen Halbleiterbauelements 10.
2D zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines optoelektronischen Halbleiterbauelements 10 gemäß Ausführungsformen. Das optoelektronische Halbleiterbauelement 10 weist einen Halbleiterschichtstapel auf, der eine erste Halbleiterschicht 110 eines ersten Leitfähigkeitstyps, beispielsweise n-leitend, eine zweite Halbleiterschicht 120 eines zweiten Leitfähigkeitstyps, beispielsweise p-leitend, und eine aktive Zone 115 aufweist. Die aktive Zone 115 ist geeignet, elektromagnetische Strahlung zu emittieren. Die aktive Zone 115 ist zwischen der ersten und der zweiten Halbleiterschicht 110, 120 angeordnet. Die aktive Zone 115 grenzt an eine zweite Hauptoberfläche 121 der ersten Halbleiterschicht 110 an. Eine geordnete photonische Struktur 109 ist über einer ersten Hauptoberfläche 111 der ersten Halbleiterschicht 110 angeordnet. Die geordnete photonische Struktur 109 grenzt direkt an die erste Halbleiterschicht 110 an und ist über der aktiven Zone 115 angeordnet. Die geordnete photonische Struktur umfasst Säulen 108, die ein Material der ersten Halbleiterschicht 110 enthalten. Ein Modalwert M(d) eines Abstands d zwischen Mittelpunkten der Säulen 108 erfüllt die folgende Bedingung: $M (d) < 1,5 * λ$
oder $0,4 * λ \leq M (d) \leq 0,6 * λ,$
wobei λ die Wellenlänge der von der aktiven Zone 115 emittierten elektromagnetischen Strahlung im Halbleitermaterial bezeichnet.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung bedeutet der Begriff „geordnete photonische Struktur“ eine Struktur, deren Strukturelemente an vorbestimmten Stellen angeordnet sind. Das Anordnungsmuster der Strukturelemente unterliegt einer speziellen Ordnung. Die Funktionalität der geordneten photonischen Struktur ergibt sich über die Anordnung der Strukturelemente. Die Strukturelemente sind beispielsweise derart angeordnet, dass Beugungseffekte auftreten. Die Strukturelemente können beispielsweise periodisch angeordnet sein, so dass ein photonischer Kristall verwirklicht wird. Gemäß weiteren Ausführungsformen können die Strukturelemente auch derart angeordnet sein, dass sie deterministische aperiodische Strukturen, beispielsweise Vogel-Spiralen darstellen. Gemäß weiteren Ausführungsformen können die Strukturelemente auch derart angeordnet sein, dass sie einen quasiperiodischen Kristall, beispielsweise ein Archimedisches Gitter verwirklichen. Gemäß weiteren Ausführungsformen umfasst der Begriff „geordnete photonische Struktur“ auch periodische Strukturen mit größeren Perioden, so dass beispielsweise keine vollständige photonische Bandlücke erzielt wird. Derartige periodische Strukturen können noch nutzbare Einflüsse auf die Lichtausbreitung aufweisen.
Die geordnete photonische Struktur 109 ist über der aktiven Zone 115 angeordnet. Genauer gesagt, ist die geordnete photonische Struktur 109 entlang einer vertikalen Emissionsrichtung von elektromagnetischer Strahlung angeordnet. Entsprechend überlappt die geordnete photonische Struktur 109 mit der aktiven Zone 115 in horizontaler Richtung. Wie weiterhin in 2D zu sehen ist, ist die geordnete photonische Struktur 109 über einer ersten Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht 110 angeordnet. Die erste Hauptoberfläche 111 kann Vertiefungen aufweisen. Diese Vertiefungen können beispielsweise durch ein Überwachsen der Säulen 108 während des Epitaxie-Verfahrens bedingt sein. Die geordnete photonische Struktur 109 beziehungsweise die Säulen 108, die die geordnete photonische Struktur 109 ausbilden, grenzen direkt an die erste Halbleiterschicht 110 an. Beispielsweise können die Säulen 108 in einem Bereich der Grenzfläche zur ersten Halbleiterschicht 110 ein ähnliches oder gleiches Zusammensetzungsverhältnis und eine gleiche oder ähnliche Dotierstoffkonzentration wie die erste Halbleiterschicht 110 aufweisen. Das Zusammensetzungsverhältnis und die Dotierstoffkonzentration kann aber auch verschieden sein. Beispielsweise können die Säulen 108 mit Dotierstoffen des ersten Leitfähigkeitstyps dotiert sein.
Beispielsweise kann das Halbleitermaterial InGaN enthalten. Beispielsweise kann ein In-Gehalt des Halbleitermaterials innerhalb der Säulen 108 mit zunehmendem Abstand von der ersten Halbleiterschicht 110 abnehmen. Ein erster Kontaktbereich 112 kann angrenzend an die Kontaktschicht 102 oder an die geordnete photonische Struktur angeordnet und mit dieser verbunden sein. Ein zweiter Kontaktbereich 123 kann angrenzend an die zweite Halbleiterschicht 120 angeordnet sein. Der zweite Kontaktbereich 123 ist mit der zweiten Halbleiterschicht 120 elektrisch verbunden.
Wird eine elektrische Spannung zwischen dem ersten Kontaktbereich 112 und dem zweiten Kontaktbereich 123 angelegt, so fließt Strom durch die aktive Zone 115, wodurch elektromagnetische Strahlung entsprechend der Bandlücke der aktiven Zone 115 erzeugt wird. Die periodisch angeordneten Säulen 108 bilden eine geordnete photonische Struktur 109 und modifizieren gemäß Ausführungsformen die optischen Moden innerhalb der Wellenleiterstruktur, die durch die erste und zweite Halbleiterschicht 110, 120 und die aktive Zone 115 gebildet wird. Die Modifizierung ist beispielsweise derart, dass die Lichterzeugung in lateral geführte Moden unterdrückt wird und die Lichterzeugung in Freistrahl-Moden, d. h. Moden, die ausgekoppelt werden können und sich im Wesentlichen vertikal ausbreiten, erhöht wird. Gemäß weiteren Ausführungsformen wird die Stärke der Lichterzeugung in bestimmte Moden durch die Säulenstruktur 108 nur geringfügig beeinflusst. Allerdings kann in diesem Fall die Säulenstruktur für eine effiziente Lichtauskopplung des erzeugten Lichts sorgen.
Durch die geringe Schichtdicke der aktiven Schicht, die maximal einigen Wellenlängen der emittierten Strahlung entspricht, kann die Anzahl der Moden beschränkt werden. Dadurch wird eine Selektion der Freistrahl-Moden, die mit der aktiven Zone 115 koppeln, ermöglicht. Als Ergebnis wird eine verbesserte Direktionalität im Vergleich mit einem Lambert'schen Strahler ermöglicht. Die beschriebenen Mechanismen können je nach Auswahl der jeweiligen Schichtdicken auftreten. Beispielsweise können beide Mechanismen auch parallel auftreten.
Das beschriebene optoelektronische Halbleiterbauelement 10 kann beispielsweise eine Micro-LED (µLED) mit einer Kantenlänge kleiner als 10 µm, beispielsweise kleiner als 5 pm sein. Die Kantenlänge kann beispielsweise größer als 1 µm oder 2 µm sein.
3 zeigt eine Querschnittsansicht eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß weiteren Ausführungsformen. Die einzelnen Komponenten in 3 sind identisch oder ähnlich zu denen, die in 2D gezeigt sind. Abweichend von dem in 2D gezeigten optoelektronischen Halbleiterbauelement ist die Kontaktschicht 102 teilweise entfernt. Der Bereich, aus dem die Kontaktschicht 102 entfernt ist, überlappt mit der aktiven Zone 115 in horizontaler Richtung. Bei dem gezeigten optoelektronischen Halbleiterbauelement 10 kann eine verbesserte Lichtauskopplung erzielt werden, da keine optischen Verluste durch Absorption in der Kontaktschicht 102 oder durch unbeabsichtigte Einkopplung in den durch eine durchgehende n-Kontaktschicht 102 gebildeten Wellenleiter auftreten können. Wie weiterhin in 3 gezeigt ist, erfolgt hier die Kontaktierung seitlich. Das heißt, das erste Kontaktelement 113 ist in einem Bereich angeordnet, der nur geringfügig mit der aktiven Zone 115 horizontal überlappt. Entsprechend wird hier möglicherweise ein Serienwiderstand durch eine laterale Stromaufweitung hinzugefügt. Beispielsweise kann das erste Kontaktelement 113 gegenüber dem zweiten Kontaktbereich 123 lateral verschoben sein. Beispielsweise kann das erste Kontaktelement 113 nur geringfügig oder gar nicht mit dem zweiten Kontaktbereich horizontal überlappen.
4 zeigt eine Querschnittsansicht eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß weiteren Ausführungsformen. Das in 4 dargestellte optoelektronische Halbleiterbauelement ist ähnlich zu dem in 3 dargestellten. Abweichend von dem in 3 dargestellten optoelektronischen Halbleiterbauelement grenzt das erste Kontaktelement 113 direkt an die erste Halbleiterschicht 110 an. Das heißt, im Bereich des ersten Kontaktelements 113 sind die Säulen 108 komplett entfernt. Wenn diese Variante verwendet wird, kann beispielsweise bei dem in 1A beschriebenen Verfahren auf die Halbleiter-Kontaktschicht 102 vom ersten Leitfähigkeitstyp verzichtet werden. Beispielsweise kann in diesem Fall die erste Halbleiterschicht 110 hoch dotiert werden, um hier eine Kontaktierung über das erste Kontaktelement 113 zu erreichen. Weiterhin können die Säulen 108 nicht oder nur geringfügig dotiert sein. Beispielsweise weisen undotierte Schichten eine höhere Absorption von Licht auf als dotierte. Entsprechend können die optischen Eigenschaften bei Verwendung undotierter Säulen 108 verbessert werden.
5 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß weiteren Ausführungsformen. Komponenten des in 5 gezeigten optoelektronischen Halbleiterbauelements 10 sind identisch oder ähnlich zu dem des in 4 gezeigten optoelektronischen Halbleiterbauelements. Abweichend ist hier eine sogenannte Bragg-Spiegel-Struktur innerhalb der Säulen 108 verwirklicht. Die in 5 gezeigte Ausführung der Säulen 108 mit einer Bragg-Spiegel-Struktur kann auch bei allen anderen Ausführungsformen verwirklicht werden. Beispielsweise können die Säulen 108 erste und zweite Schichtbereiche 103, 104 aufweisen. Ein Brechungsindex in einem ersten Schichtbereich 103 kann von einem Brechungsindex im zweiten Schichtbereich 104 verschieden sein. Weiterhin kann der erste Schichtbereich 103 und der zweite Schichtbereich 104 periodisch angeordnet sein. Eine Periode p, innerhalb der sich der Brechungsindex periodisch ändert, kann folgende Beziehung erfüllen:

0,4 * λ ≤p ≤0,6 * λ, wobei λ der Wellenlänge innerhalb des dotierten Halbleitermaterials entspricht.

Die periodische Veränderung des Brechungsindex kann beispielsweise durch Änderung der Konzentration der Bestandteile der jeweiligen Halbleiterschichten hervorgerufen werden. Beispielsweise kann bei der Herstellung einer InGaN-Schicht zusätzlich Aluminium mit einem variablen Anteil hinzugefügt werden. Auf diese Weise sind Änderungen des Brechungsindex erzielbar. Zusätzlich kann eine Variation der Dotierstoffkonzentration verwendet werden.
Durch die Bragg-Struktur wird die Wirkung der geordneten photonischen Struktur auf die optischen Moden verstärkt. Als Ergebnis kann die Lichtauskopplung gesteigert werden, wodurch eine weitere Verbesserung der Direktionalität verursacht werden kann. Eine Kombination der in 5 gezeigten Ausführungsformen der Säulen 108 mit einer Bragg-Spiegel-Struktur und der Anordnung des ersten Kontaktelements 113 in direktem Kontakt mit der ersten Halbleiterschicht 110 führt zu einer Verringerung des elektrischen Widerstands zwischen dem ersten Kontaktelement 113 und der ersten Halbleiterschicht 110 im Vergleich zu einer Struktur, bei der das erste Kontaktelement 113 über die Säulen 108 mit der ersten Halbleiterschicht 110 verbunden ist. Bei der in 5 gezeigten Anordnung kann eine Stromführung durch die Säulen 108 vermieden werden. Beispielsweise kann eine elektrische Leitfähigkeit der Säulen durch die Erzeugung der Bragg-Struktur verringert sein. Gemäß weiteren Ausführungsformen können die Säulen 108 undotiert oder nur geringfügig dotiert sein.
6A zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines optoelektronischen Halbleiterbauelements, bei dem die Säulen 108 aus einem Teil des optoelektronischen Halbleiterbauelements 10 entfernt sind. Genauer gesagt, können sich die Säulen 108 nur über eine kleinere Fläche als die Fläche der aktiven Zone 115 erstrecken. Entsprechend ist eine laterale Ausdehnung des Bereichs der Säulen 108 kleiner als die laterale Ausdehnung der aktiven Zone 115. Weiterhin ist das erste Kontaktelement 113 in einem Randbereich des optoelektronischen Halbleiterbauelements 10 angeordnet. Beispielsweise überlappt das erste Kontaktelement 113 nur zu geringem Maße mit der aktiven Zone 115. Die elektromagnetische Strahlung, die in der aktiven Zone in diesen Bereichen erzeugt wird, wird zu einem großen Teil in dem von der aktiven Zone und den umgebenden Schichten gebildeten Wellenleiter geführt und nur zu einem geringen Teil in diesem Bereich ausgekoppelt. Die geordnete photonische Struktur 109 verbleibt nur in einem Teilbereich der lateralen Fläche der aktiven Zone 115. Der größte Teil der Lichtauskopplung erfolgt im Bereich der geordneten photonischen Struktur 109. Damit kann die Emission von elektromagnetischer Strahlung aus dem optoelektronischen Halbleiterbauelement auf eine sehr kleine Fläche, beispielsweise auf weniger als 2, 3 oder 5 µm, konzentriert werden. Die emittierte elektromagnetische Strahlung kann beispielsweise besser durch eine zusätzliche Optik, beispielsweise Mikrolinsen kollimiert werden. Beispielsweise können hier die Säulen 108 dotiert, undotiert oder nur geringfügig dotiert sein.
6B zeigt eine Draufsicht auf das optoelektronische Halbleiterbauelement. Wie zu sehen ist, nimmt der Bereich, in dem die geordnete photonische Struktur 109 angeordnet ist, nur einen kleinen Bereich ein. Die aktive Zone 115 hat eine größere laterale Ausdehnung als die geordnete photonische Struktur 109.
6C zeigt eine Anordnung von optoelektronischen Halbleiterbauelementen 10 über einem gemeinsamen Trägersubstrat 130. Die optoelektronischen Halbleiterbauelemente 10 können wie in den 6A oder 6B dargestellt ausgeführt sein. 6C zeigt weiterhin Mikrolinsen 133 zur Erzeugung von kollimierter oder weitgehend kollimierter Lichtabstrahlung. Die ausgestrahlte elektromagnetische Strahlung 20 hat einen sehr kleinen Strahlquerschnitt. Derartig kleine Strahlquerschnitte sind beispielsweise für die Anwendung in AR/VR („Augmented Reality, Virtual Reality“) geeignet.
Gemäß weiteren Ausführungsformen kann auch das in den 2D, 3, 4 und 5 gezeigte optoelektronische Halbleiterbauelement 10 in der in 6C gezeigten Anordnung verwendet werden.
7 zeigt eine elektronische Vorrichtung gemäß Ausführungsformen. Die elektronische Vorrichtung 30 weist eine oder mehrere optoelektronische Halbleiterbauelemente 10 wie vorstehend beschrieben auf. Beispielsweise kann die elektronische Vorrichtung eine Anordnung beziehungsweise ein Array aus optoelektronischen Halbleiterbauelementen 10 aufweisen. Beispielsweise können die optoelektronischen Halbleiterbauelemente 10 als Micro-LEDs verwirklicht sein. Die elektronische Vorrichtung 30 kann beispielsweise eine AR/VR-Vorrichtung oder ein Display sein.
8 fasst ein Verfahren gemäß Ausführungsformen zusammen. Ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst ein Strukturieren (S100) eines Maskierungsmaterials über einem Wachstumssubstrat, so dass ein Muster von freiliegenden Oberflächenbereichen erzeugt wird und ein epitaktisches Aufwachsen (S110) eines ersten Halbleitermaterials über den freiliegenden Oberflächenbereichen, wobei in einem Bereich, der dem Wachstumssubstrat zugewandt ist, Säulen ausgebildet werden, und in einem Bereich, der vom Wachstumssubstrat abgewandt wird, eine zusammenhängende erste Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps ausgebildet wird. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Ausbilden (S120) einer aktiven Zone über der ersten Halbleiterschicht und den Säulen, wobei die aktive Zone geeignet ist, elektromagnetische Strahlung zu emittieren oder zu absorbieren, und ein epitaktisches Aufwachsen (S130) einer zweiten Halbleiterschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps über der aktiven Zone. Dabei erfüllt ein Modalwert M(d) eines Abstands d zwischen Mittelpunkten der freiliegenden Bereiche folgende Bedingung: d ≤ 1.5 *λ, wobei λ die mittlere Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung im ersten Halbleitermaterial bezeichnet.
Durch das beschriebene Herstellungsverfahren lässt sich ein optoelektronisches Halbleiterbauelement mit verbesserter Lichtausbeute und verbesserter Direktionalität der Lichtabstrahlung erzielen. Bei einer Anordnung des optoelektronischen Halbleiterbauelements in einer Pixelanordnung wird Übersprechen zu benachbarten Pixeln reduziert. Weiterhin wird die Lichtauskoppelfläche eingegrenzt. Genauer gesagt, wird beispielsweise bei der in 6A oder 6B gezeigten Ausführung eine Leuchtfläche pro Pixel reduziert. Als Ergebnis die emittierte elektromagnetische Strahlung besser durch eine zusätzliche Optik, beispielsweise Mikrolinsen kollimiert werden.
Obwohl hierin spezifische Ausführungsformen veranschaulicht und beschrieben worden sind, werden Fachleute erkennen, dass die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen durch eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Ausgestaltungen ersetzt werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Die Anmeldung soll jegliche Anpassungen oder Variationen der hierin diskutierten spezifischen Ausführungsformen abdecken. Daher wird die Erfindung nur durch die Ansprüche und deren Äquivalente beschränkt.
BEZUGSZEICHENLISTE

10: optoelektronisches Halbleiterbauelement
20: emittierte elektromagnetische Strahlung
30: elektronische Vorrichtung
100: Wachstumssubstrat
102: Halbleiter-Kontaktschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp
103: erster Schichtbereich der Säule
104: zweiter Schichtbereich der Säule
105: strukturiertes Maskierungsmaterial
106: freiliegender Oberflächenbereich
107: Defekt
108: Säule
109: geordnete photonische Struktur
110: erste Halbleiterschicht
111: erste Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht
112: erster Kontaktbereich
113: erstes Kontaktelement
114: Isolationsschicht
115: aktive Zone
118: Werkstück
120: zweite Halbleiterschicht
121: zweite Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht
122: Mesastruktur
123: zweiter Kontaktbereich
124: Isolationsschicht
125: Spiegelschicht
127: Lotmaterial
130: Trägersubstrat
133: Linse

Claims

Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements (10), umfassend: Strukturieren (S100) eines Maskierungsmaterials (105) über einem Wachstumssubstrat (100), so dass ein Muster von freiliegenden Oberflächenbereichen (106) erzeugt wird; epitaktisches Aufwachsen (S110) eines ersten Halbleitermaterials über den freiliegenden Oberflächenbereichen (106), wobei in einem Bereich, der dem Wachstumssubstrat (100) zugewandt ist, Säulen (108) ausgebildet werden, und in einem Bereich, der vom Wachstumssubstrat (100) abgewandt wird, eine zusammenhängende erste Halbleiterschicht (110) eines ersten Leitfähigkeitstyps ausgebildet wird; Ausbilden (S120) einer aktiven Zone (115) über der ersten Halbleiterschicht (110) und den Säulen (108), wobei die aktive Zone (115) geeignet ist, elektromagnetische Strahlung (20) zu emittieren oder zu absorbieren; und epitaktisches Aufwachsen (S130) einer zweiten Halbleiterschicht (120) eines zweiten Leitfähigkeitstyps über der aktiven Zone (115), wobei ein Modalwert M(d) eines Abstands d zwischen Mittelpunkten der freiliegenden Bereiche (106) folgende Bedingung erfüllt: M(d) ≤ 1,5 *λ, wobei λ die mittlere Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung im ersten Halbleitermaterial bezeichnet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Halbleitermaterial InGaN enthält.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei ein In-Gehalt des Halbleitermaterials mit zunehmendem Abstand vom Wachstumssubstrat (100) zunimmt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei für den Modalwert M(d) folgende Beziehung gilt: $0,4 * λ \leq M (d) \leq 0,6 * λ .$
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Halbleitermaterial derart aufgewachsen wird, dass ein Brechungsindex des dotierten Halbleitermaterials verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei sich der Brechungsindex des ersten Halbleitermaterials periodisch ändert.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei eine Periode p, innerhalb der sich der Brechungsindex periodisch ändert, folgende Beziehung erfüllt: 0,4 * λ≤p ≤0, 6 * λ, wobei λ der Wellenlänge innerhalb des ersten Halbleitermaterials entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend das Aufbringen eines Trägersubstrats (130) über der zweiten Halbleiterschicht (120) und das Ablösen des Wachstumssubstrats (100), so dass die Säulen (108) im Bereich einer ersten Hauptoberfläche eines sich ergebenden Werkstücks (118) angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend das Entfernen der Säulen (108) von einem Teil des optoelektronischen Halbleiterbauelements (10).
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Säulen (108) aus einem Bereich des optoelektronischen Halbleiterbauelements, der mit dem aktiven Bereich (115) horizontal nicht überlappt, entfernt werden.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Säulen (108) aus einem Bereich des optoelektronischen Halbleiterbauelements, der mit dem aktiven Bereich (115) horizontal überlappt, entfernt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, ferner umfassend das Ausbilden eines ersten Kontaktelements (113) in einem Bereich, aus dem die Säulen (108) entfernt worden sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend das Aufbringen einer Kontaktschicht (102) vom ersten Leitfähigkeitstyp über dem Wachstumssubstrat (100), wobei die Maskierungsschicht (105) über der Kontaktschicht (102) aufgebracht wird und das erste Halbleitermaterial über der Kontaktschicht (102) aufgewachsen wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Wachstumssubstrat (100) nach Aufbringen des Trägersubstrats (130) über der zweiten Halbleiterschicht (120) abgelöst wird, ferner umfassend das Entfernen mindestens eines Teils der Kontaktschicht (102) nach Ablösen des Wachstumssubstrats (100).
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10), umfassend: eine erste Halbleiterschicht (110) eines ersten Leitfähigkeitstyps; eine zweite Halbleiterschicht (120) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, und eine aktive Zone (115), die geeignet ist, elektromagnetische Strahlung zu emittieren, zwischen der ersten und der zweiten Halbleiterschicht (110, 120), wobei die erste Halbleiterschicht (110), die aktive Zone (115) und die zweite Halbleiterschicht (120) unter Ausbildung eines Halbleiterschichtstapels angeordnet sind und die aktive Zone (115) an eine zweite Hauptoberfläche (121) der ersten Halbleiterschicht angrenzt, und eine geordnete photonische Struktur (109) über einer ersten Hauptoberfläche (111) der ersten Halbleiterschicht (110), wobei die geordnete photonische Struktur (109) direkt an die erste Halbleiterschicht (110) angrenzt, über der aktiven Zone (115) angeordnet ist und Säulen (108), die ein Halbleitermaterial der ersten Halbleiterschicht (110) enthalten, umfasst, wobei ein Modalwert M(d) eines Abstands d zwischen Mittelpunkten der Säulen (108) folgende Bedingung erfüllt: d ≤ 1,5 *λ, wobei λ die mittlere Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung (20) in dem Halbleitermaterial der ersten Halbleiterschicht (110) bezeichnet.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach Anspruch 15, wobei das Halbleitermaterial InGaN enthält.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach Anspruch 16, wobei ein In-Gehalt des Halbleitermaterials der Säulen mit zunehmendem Abstand von der ersten Halbleiterschicht (110) abnimmt.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei für den Modalwert M(d) des Abstands d folgende Beziehung gilt: 0,4 * λ ≤ d ≤ 0,6 *λ.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei eine Defektdichte in den Säulen (108) mit zunehmendem Abstand von der ersten Halbleiterschicht (110) zunimmt.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei die Säulen (108) aus einem Teil des optoelektronischen Halbleiterbauelements entfernt sind.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach Anspruch 20, wobei ein Teil des optoelektronischen Halbleiterbauelements, in den Säulen (108) vorliegen, kleiner als eine horizontale Ausdehnung der aktiven Zone (115) ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach Anspruch 20 oder 21, ferner mit einem ersten Kontaktelement (113), das mit der ersten Halbleiterschicht (110) elektrisch verbunden ist, wobei das erste Kontaktelement (113) in dem Teil des optoelektronischen Halbleiterbauelements (10) angeordnet ist, aus dem die Säulen (108) entfernt sind.